حماية عضلة القلب

كارديوبليجيا هو محلول يُعطى للقلب أثناء جراحة القلب، لتقليل الضرر الناجم عن نقص تروية عضلة القلب أثناء توقف القلب.

كلمة "كارديوبليجيا" مشتقة من الكلمتين اليونانيتين " كارديو " بمعنى "القلب" و " بليجيا " بمعنى "الشلل". ^{[ 1 ]} من الناحية التقنية، تعني هذه الكلمة إيقاف نبضات القلب مؤقتًا لإجراء العمليات الجراحية في بيئة خالية من الدم. مع ذلك، تشير كلمة "كارديوبليجيا" في أغلب الأحيان إلى المحلول المستخدم لإحداث توقف القلب، أو ما يُعرف بشلل القلب. كان الدكتور لام من أوائل الأطباء الذين استخدموا مصطلح "كارديوبليجيا" عام 1957. إلا أن عمله على حماية عضلة القلب سبقه، مصادفةً، عملٌ لسيدني رينجر في أواخر القرن التاسع عشر. في ذلك الوقت، لاحظ رينجر وزملاؤه أن ماء الصنبور قادر على زيادة قوة انقباض عضلة القلب ، على الأرجح بسبب محتواه العالي من الكالسيوم. كما أشار سيدني رينجر إلى أهمية تركيز أيونات البوتاسيوم في تثبيط نظم القلب الطبيعي. من خلال سلسلة من التجارب التي أُجريت على قلوب الضفادع والكلاب، تم تحقيق توقف مؤقت للقلب باستخدام أيونات البوتاسيوم، مما أدى إلى حدوث رجفان بطيني ونخر عضلة القلب . بدأت هذه التجارب المبكرة ما يقرب من 50 عامًا من العمل الذي أدى إلى ظهور مجموعة متنوعة من استراتيجيات التروية المتاحة اليوم.

تتمثل الأهداف الرئيسية لتقنية إيقاف القلب باستخدام التبريد في ما يلي:

1. سكون كهروميكانيكي فوري ومستدام
2. تبريد سريع ومستمر ومتجانس لعضلة القلب
3. الحفاظ على تركيزات فعالة للمواد المضافة العلاجية
4. التخلص الدوري من مثبطات التمثيل الغذائي ^{[ 2 ]}

الإجراء الأكثر شيوعاً لتحقيق توقف القلب هو حقن محلول كارديوبليجي بارد في الدورة الدموية التاجية . تحمي هذه العملية عضلة القلب من التلف أثناء فترة نقص التروية . ^{[ 3 ]}

لتحقيق ذلك، يُوضع المريض أولاً على جهاز القلب والرئة الاصطناعي . ويتولى أخصائي التروية تشغيل نظام توصيل محلول وقف القلب ^{[ 4 ]} . هذا الجهاز، المعروف أيضاً بجهاز القلب والرئة، يتولى وظائف تبادل الغازات في الرئتين ووظائف الدورة الدموية في القلب. بعد ذلك، يُعزل القلب عن باقي الدورة الدموية بواسطة مشبك انسدادي يُوضع على الشريان الأورطي الصاعد بالقرب من الشريان العضدي الرأسي . خلال فترة عزل القلب هذه، لا يتلقى القلب أي تدفق دموي، وبالتالي لا يحصل على الأكسجين اللازم لعمليات الأيض. ومع انتشار محلول وقف القلب في عضلة القلب بأكملها، يتغير تخطيط كهربية القلب (ECG)، وفي النهاية يحدث توقف انقباض عضلة القلب. يُخفّض وقف القلب معدل الأيض في عضلة القلب ، مما يمنع موت الخلايا خلال فترة نقص التروية.

يُعد محلول حماية عضلة القلب الوسيلة التي يتم من خلالها حماية عضلة القلب المصابة بنقص التروية من موت الخلايا. ويتحقق ذلك عن طريق تقليل استقلاب عضلة القلب من خلال خفض عبء العمل القلبي واستخدام انخفاض درجة حرارة الجسم .

كيميائيًا، يؤدي التركيز العالي للبوتاسيوم الموجود في معظم محاليل حماية عضلة القلب إلى انخفاض جهد الراحة لغشاء خلايا القلب. يبلغ جهد الراحة الطبيعي لخلايا عضلة البطين حوالي -90 ملي فولت. ^{[ 5 ]} عندما تحل حماية عضلة القلب خارج الخلية محل الدم المحيط بخلايا عضلة القلب، يصبح جهد الغشاء أقل سلبية، وتستجيب الخلية لإزالة الاستقطاب بسهولة أكبر. يؤدي إزالة الاستقطاب إلى انقباض عضلة القلب، حيث يتم عزل الكالسيوم داخل الخلايا بواسطة الشبكة الساركوبلازمية عبر مضخات الكالسيوم المعتمدة على الأدينوسين ^ثلاثي الفوسفات ، فتسترخي الخلية ( انبساط ). مع ذلك، يمنع التركيز العالي للبوتاسيوم في محلول حماية عضلة القلب خارج الخلية إعادة الاستقطاب . يبلغ جهد الراحة في عضلة البطين حوالي -84 ملي فولت عند تركيز ^{البوتاسيوم} خارج الخلية 5.4 ملي مول/لتر. يؤدي رفع تركيز البوتاسيوم (K ⁺⁾ إلى 16.2 ملي مول/لتر إلى رفع جهد الراحة إلى -60 ملي فولت، وهو مستوى تصبح عنده ألياف العضلات غير قابلة للاستثارة بالمؤثرات العادية. وعندما يقترب جهد الراحة من -50 ملي فولت، تُعطَّل قنوات الصوديوم، مما يؤدي إلى توقف انبساط القلب. ^{[ 6 ]} وتعتمد بوابات تعطيل الغشاء، أو بوابات الصوديوم (h ⁺⁾ ، على الجهد. فكلما قلّ الجهد السالب للغشاء، زاد عدد بوابات الصوديوم التي تميل إلى الإغلاق. إذا نتج استقطاب جزئي عن عملية تدريجية مثل رفع مستوى البوتاسيوم خارج الخلية ^، فإن البوابات يكون لديها وقت كافٍ للإغلاق، وبالتالي تعطيل بعض قنوات الصوديوم ^. عندما تكون الخلية مستقطبة جزئيًا، يكون العديد من قنوات الصوديوم ^{معطلاً بالفعل، ولا يتوفر سوى جزء صغير من هذه القنوات لتوصيل تيار الصوديوم} الداخلي خلال المرحلة صفر من إزالة الاستقطاب. ^{[ 7 ]}     

يمكن أيضًا استخدام أيوني الصوديوم (Na ⁺⁾ والكالسيوم (Ca2 ⁺ ) لإيقاف القلب. بإزالة أيونات الصوديوم (Na ⁺⁾ من المحلول المُروّي، يتوقف القلب عن النبض لأن جهد الفعل يعتمد على أيونات الصوديوم خارج الخلية ^. مع ذلك، لا تؤثر إزالة أيونات الصوديوم على جهد غشاء الخلية في حالة الراحة. وبالمثل، تؤدي إزالة أيونات الكالسيوم ( ^{Ca2 +)} إلى انخفاض قوة الانقباض، وتوقف القلب في النهاية خلال الانبساط. ومن الأمثلة على المحاليل منخفضة التركيز ([K ⁺ ] و[Na ⁺ ]) محلول الهيستيدين-تريبتوفان-كيتوغلوتارات . في المقابل، يؤدي رفع تركيز أيونات ^{الكالسيوم} (Ca2+) خارج الخلية إلى تعزيز قوة الانقباض. ويؤدي رفع تركيز أيونات ^{الكالسيوم (Ca2+)} إلى مستوى عالٍ بما يكفي إلى توقف القلب خلال الانقباض. تُعرف هذه الحالة المؤسفة غير القابلة للعكس باسم "القلب المتحجر" أو التيبس.

يُعدّ انخفاض درجة حرارة الجسم المكوّن الرئيسي الآخر لمعظم استراتيجيات حماية عضلة القلب. ويُستخدم كوسيلة إضافية لخفض استقلاب عضلة القلب بشكل أكبر خلال فترات نقص التروية . تسمح معادلة فان هوف بحساب أن استهلاك الأكسجين سينخفض ​​بنسبة 50% لكل  انخفاض في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية. هذا التأثير (Q10 ₎ ، بالإضافة إلى توقف القلب الكيميائي، يمكن أن يُقلل استهلاك الأكسجين في عضلة القلب (MVO2 ₎ بنسبة 97%. ^{[ 8 ]}

يُعطى محلول كارديوبليجيا البارد للقلب عبر جذر الأبهر . وينشأ إمداد الدم للقلب من جذر الأبهر عبر الشرايين التاجية . ويضمن محلول كارديوبليجيا في حالة الانبساط عدم استهلاك القلب لمخزونه الثمين من الطاقة ( الأدينوسين ثلاثي الفوسفات ). ويُضاف الدم عادةً إلى هذا المحلول بنسب متفاوتة تتراوح من 0 إلى 100%. ويعمل الدم كعامل مُنظِّم، كما يُزوِّد القلب بالعناصر الغذائية أثناء نقص التروية.

بمجرد انتهاء الإجراء على الأوعية القلبية ( ترقيع الشريان التاجي ) أو داخل القلب مثل استبدال الصمام أو تصحيح عيب خلقي في القلب ، وما إلى ذلك، تتم إزالة المشبك المتقاطع ويتم إنهاء عزل القلب، وبالتالي يتم استعادة إمداد الدم الطبيعي للقلب ويبدأ القلب في النبض مرة أخرى.

يضمن السائل البارد (عادةً عند  درجة حرارة 4 مئوية) تبريد القلب إلى درجة حرارة تتراوح بين 15 و20  درجة مئوية، مما يبطئ عملية التمثيل الغذائي للقلب ويمنع بالتالي تلف عضلة القلب. ويتعزز هذا التأثير بفضل مكون حماية عضلة القلب الغني بالبوتاسيوم.

عند إدخال المحلول إلى جذر الأبهر (مع تثبيت الأبهر البعيد بمشبك للحد من الدورة الدموية الجهازية)، يُطلق على هذه العملية اسم حماية عضلة القلب الأمامية. أما عند إدخاله إلى الجيب التاجي ، فيُطلق عليه اسم حماية عضلة القلب الرجعية. ^{[ 9 ]}

على الرغم من توفر العديد من محاليل حماية عضلة القلب تجاريًا، إلا أنه لا توجد مزايا واضحة لمحلول على آخر. بعض محاليل حماية عضلة القلب، مثل محلول ديل نيدو أو محلول هيستيدين-تريبتوفان-كيتوغلوتامات، تتميز عن محاليل الدم وغيرها من محاليل حماية عضلة القلب البلورية بأنها لا تتطلب سوى جرعة واحدة خلال جراحات القلب القصيرة، مقارنةً بالجرعات المتعددة التي تتطلبها محاليل الدم وغيرها من المحاليل البلورية. ^{[ 10 ]}

في جراحة الشريان التاجي، توجد بدائل متعددة لتقنية إيقاف القلب (Cardioplegia) لإجراء العملية. أحدها هو جراحة الشريان التاجي بدون استخدام جهاز القلب والرئة الاصطناعي. بديل آخر هو استخدام تقنية تثبيت الشريان التاجي عن طريق المشبك، حيث ينبض القلب بالرجفان أثناء استخدام جهاز القلب والرئة الاصطناعي لإجراء المفاغرة البعيدة. ^{[ 11 ]}

أُجريت عمليات جراحة القلب باستخدام مضخة قلبية رئوية، دون استخدام محلول كارديوبليجيا أو أي وسيلة أخرى لحماية القلب. دفعت معدلات الوفيات المرتفعة الناتجة عن إصابات القلب الجراحين إلى البحث عن طرق لحماية القلب. في عام ١٩٥٥، اقترح دي جي ميلروز تقنية "التوقف القلبي الاختياري"، وهي تقنية كانت تُستخدم بالفعل لأغراض أخرى، لحماية القلب من نقص التروية؛ فبما أن عضلة القلب لا تعمل، فإن احتياجات الأكسجين تكون منخفضة. في ستينيات القرن العشرين، قدمت مجموعات أخرى تقنية وضع طبقة من الثلج على كامل سطح القلب. وكان الهدف من ذلك هو خفض درجة حرارة القلب، وبالتالي تقليل احتياجات الأكسجين بشكل أكبر. ^{[ ١٢ ]}

خلال العقود التالية، توصل العديد من الباحثين (بريتشنايدر، وكيرش، وغيرهم) إلى حلول متنوعة لإيقاف القلب مؤقتًا دون إلحاق الضرر بعضلة القلب. وفي الفترة نفسها، اكتشف الجراحون طرقًا جديدة لإيصال محلول وقف القلب، بخلاف الطريقة الأمامية الشائعة الاستخدام. فقد قدم باكبيرغ في أمريكا الشمالية وميناش في أوروبا طريقة وقف القلب الرجعية، عبر قسطرة تُدخل في الجيب التاجي ، وبالتالي يتم تروية القلب بطريقة رجعية. ^{[ 12 ]}

• كوشوكوس، نيكولاس؛ بلاكستون، EH؛ هانلي، فلوريدا؛ كيركلين، جي كي (2013). الكتاب الإلكتروني لجراحة القلب كيركلين/بارات-بويز (  الطبعة الرابعة). إلسفير. رقم ISBN 978-1-4160-6391-9.

• حماية عضلة القلب في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) بالمكتبة الوطنية الأمريكية للطب